Ingenieurs van het MIT bouwden samen met artsen een kleine, buigzame sensor die na inslikken de bewegingen van je maag of darmen meet. Die informatie wordt draadloos naar buiten gestuurd, waarna een arts op basis daarvan bepaalde aandoeningen van het maag-darmkanaal kan herkennen.
De kleine sensor – nu nog een prototype – is 2 x 2,5 cm groot en bestaat uit een stukje piëzo-elektrisch materiaal (PZT) met een elektrode aan de boven- en een aan de onderkant. Het PZT wekt een elektrische spanning op wanneer het wordt vervormd. De hoogte van de spanning hangt af van de vervorming.
De onderzoekers rolden deze flexibele sensor op en stopten hem in een capsule. In de toekomst zal een patiënt deze capsule inslikken; in de eerste proeven van dit prototype gebruikten de onderzoekers een varken. Onder invloed van het maagzuur loste de capsule snel op, waarna de sensor zich nestelde in het weefsel van de maagwand van het varken.
Maagwand
Bij deze proef liepen er nog dunne kabels naar buiten om data te versturen; in de toekomst zal dit draadloos gebeuren. De kabels gaven door welke spanning de sensor op elk moment opwekte. Hieruit konden de onderzoekers berekenen hoeveel de maagwand bewoog, maar ook wanneer het dier eten of drinken naar binnen werkte.
De sensor bleef in deze proef 48 uur lang in de varkensmaag zitten. ‘Wij hebben voor het eerst laten zien dat een buigzame piëzo-elektrische sensor zo lang in de maag kan verblijven zonder noemenswaardige achteruitgang in mechanisch en elektrisch opzicht’, aldus universitair docent Canan Dagdeviren van het MIT in een persbericht.
Patiënt volgen
Dat is goed nieuws, want het onderzoeksteam wil een sensor ontwikkelen voor mensen. Artsen kunnen dan bijvoorbeeld dagenlang een patiënt met klachten volgen, om hopelijk te achterhalen wat eraan schort. Wanneer de maag of de darmen niet bewegen op de gezonde manier, kan dat wijzen op aandoeningen zoals gastroparese, waarbij de maag zich niet goed leegt.
Overgewicht
Een andere toepassing van de sensor is het monitoren van voedselinname. Mensen die kampen met ernstig overgewicht, moeten van hun arts bijhouden hoeveel ze eten en op welke momenten. Maar mensen blijken er niet erg goed in te zijn om dit heel secuur te doen. Het zou dus helpen als een apparaatje objectief kan bijhouden hoeveel eten er de maag binnenkomt.
Videopil
Dit is trouwens niet de eerste sensor die is ontwikkeld om binnenin het maag-darmkanaal metingen te doen. Australische onderzoekers kwamen al met een klein apparaatje dat in het maagdarmkanaal gassen meet (lees: ‘Elektronische pil meet gas in darmen’). En in Schotland bouwden biomedisch ingenieurs een elektronische pil die met zijn cameraatje letterlijk ín de darmen kijkt (lees: ‘Videopil detecteert darmkanker’).
Maar in beide gevallen is de ‘pil’ die je moet inslikken gemaakt van harde materialen. De nieuwe, buigzame sensor van MIT lijkt meer kans te maken om in de praktijk te worden gebruikt, omdat de buigzaamheid ervoor zorgt dat hij zich gemakkelijker door maag en darmen kan bewegen.
In volgende versies van de flexibele sensor moet het gebruikte piëzomateriaal ook stroom gaan oogsten, waarop vervolgens andere sensoren en een beoogde radiozender kunnen draaien.
Lees meer over de bijzondere sensor bij IEEE Spectrum. En meer details over het onderzoek naar de flexibele sensor staat in het vakblad Nature Biomedical Engineering (open access).
Beeldmateriaal MIT
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.